本發(fā)明涉及一種生成非均勻電場(chǎng)的系統(tǒng),具體涉及一種構(gòu)建具特定性能的復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前構(gòu)建具有特定性能非均勻電場(chǎng)的方法中,主要是通過(guò)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾姌O形狀,優(yōu)化電極相對(duì)位置、布局及整體構(gòu)造等來(lái)實(shí)現(xiàn)。這在許多情況下,為達(dá)到預(yù)期效果,會(huì)涉及到復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)以及非常精細(xì)的加工,從而工藝復(fù)雜,成本很高,難以實(shí)現(xiàn),也難以投入實(shí)際應(yīng)用。如何解決這個(gè)問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
通過(guò)檢索,尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明相關(guān)的公開(kāi)文獻(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本發(fā)明提供了一種構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng),其包括腔體,所述腔體內(nèi)具有內(nèi)部產(chǎn)生的和/或外部施加的電場(chǎng)分布,腔體的容置空間內(nèi)容置有可以使電場(chǎng)分布依期望改變的一個(gè)或多個(gè)有形的子區(qū)域物,部分或全部相鄰子區(qū)域物之間和/或子區(qū)域物內(nèi)部具有空隙,所述子區(qū)域物與腔體壁之間也可具有空隙(即可以具有空隙,也可以沒(méi)有空隙),所述子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的電場(chǎng)與原電場(chǎng)疊加或是單純地改變局域電場(chǎng)分布,使所述腔體內(nèi)形成復(fù)雜多域電場(chǎng)分布;
所述子區(qū)域物為能夠改變電場(chǎng)分布或改變局域電場(chǎng)的強(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置;
當(dāng)所述子區(qū)域物為物質(zhì)或物質(zhì)組合時(shí),所述子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負(fù)介電常數(shù)材料且具有如下特征:
當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為金屬時(shí),所述子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸;
當(dāng)所述子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí),所述金屬散布于電介質(zhì)之間;
當(dāng)所述腔體的部分或者全部容置空間內(nèi)的子區(qū)域物為多個(gè)且該多個(gè)子區(qū)域物全為電介質(zhì)時(shí),部分或者全部子區(qū)域物與周?chē)訁^(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50%。
本發(fā)明高效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的相關(guān)問(wèn)題,本發(fā)明使構(gòu)造預(yù)期效能的復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)變得十分方便,極大地利于相關(guān)科學(xué)工程的實(shí)施。本發(fā)明所述的物理系統(tǒng)通過(guò)在腔體內(nèi)設(shè)置子區(qū)域物,子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的電場(chǎng)與原電場(chǎng)疊加或是單純地改變局域電場(chǎng)分布,很方便地在腔體內(nèi)構(gòu)造出符合預(yù)期的多域復(fù)雜非均勻電場(chǎng)。
所述子區(qū)域物為可改變電場(chǎng)分布或改變局域電場(chǎng)的強(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置。保證了形成非均勻電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)的多樣性。
所述子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負(fù)介電常數(shù)材料,子區(qū)域物可以是正介電常數(shù)材料,也可以是負(fù)介電常數(shù)材料,也可以是正介電常數(shù)材料和負(fù)介電常數(shù)材料的組合。子區(qū)域物可以是金屬,可以是電介質(zhì),也可以是金屬與電解質(zhì)的混合,擴(kuò)展了適用性;當(dāng)所述子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí),保證多域復(fù)雜非均勻電場(chǎng)的形成。
當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為金屬時(shí),所述子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸,擴(kuò)展了適用性。當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為電介質(zhì)時(shí),部分或者全部子區(qū)域物與周?chē)訁^(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50%,保證了足夠多的空隙,從而形成更多復(fù)雜非均勻電場(chǎng)的分布區(qū)域。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,在所述腔體內(nèi)或腔體壁上設(shè)有至少一個(gè)正電極和至少一個(gè)負(fù)電極,正、負(fù)電極之間的電場(chǎng)的全部或部分覆蓋腔體的容置空間。從而在腔體內(nèi)形成電場(chǎng)。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中,當(dāng)所述子區(qū)域物為一個(gè)時(shí),所述子區(qū)域物可以為電介質(zhì);當(dāng)所述子區(qū)域物為多個(gè)時(shí),部分或全部子區(qū)域物可以為電介質(zhì),所述電介質(zhì)的介電常數(shù)>10或者<0,對(duì)介電常數(shù)的選擇,保證子區(qū)域物在腔體內(nèi)產(chǎn)生新的足夠大的電場(chǎng)與原電場(chǎng)疊加或是單純地改變局域電場(chǎng)分布,高效地在腔體內(nèi)構(gòu)造出符合預(yù)期的多域復(fù)雜非均勻電場(chǎng)。
通過(guò)采用子區(qū)域物改變電場(chǎng)分布和局部場(chǎng)強(qiáng),使子區(qū)域物的周?chē)纬深A(yù)期的非均勻電場(chǎng)。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、性質(zhì)相同,或不完全相同或完全不相同。通過(guò)選擇子區(qū)域物的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期的非均勻電場(chǎng)分布。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,所述子區(qū)域物為一體結(jié)構(gòu),所述子區(qū)域物內(nèi)具有空隙。
所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物可以為多個(gè)分離的獨(dú)立子區(qū)域物,這種情況下,在全部或部分子區(qū)域物之間和/或子區(qū)域物內(nèi)有空隙;所述腔體內(nèi)的子區(qū)域物也可以是一個(gè)或多個(gè)較大的體結(jié)構(gòu)子區(qū)域物,這種情況下,所述子區(qū)域物內(nèi)有空隙。在子區(qū)域物之間或子區(qū)域物內(nèi)的空隙內(nèi)形成非均勻電場(chǎng)。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,所述子區(qū)域物的表面為有限個(gè)數(shù)的平面和/或曲面相連形成??梢允侨我獾男螤?。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,獨(dú)立的子區(qū)域物之間以及獨(dú)立子區(qū)域物與電極之間絕緣,無(wú)電荷遷移。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中,部分的獨(dú)立子區(qū)域物之間或部分的獨(dú)立子區(qū)域物與電極之間非絕緣,有電荷遷移。
本發(fā)明子區(qū)域物的設(shè)計(jì),使電荷遷移與否具有多種選擇,由此可以形成多種非均勻電場(chǎng)分布。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中,所述腔體具有入口和出口,所述腔體內(nèi)的空隙形成至少一條從入口至出口的通道。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
附圖說(shuō)明
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
圖1為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式中構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明另一種優(yōu)選實(shí)施方式中構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,僅用于解釋本發(fā)明,而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中,除非另有規(guī)定和限定,需要說(shuō)明的是,術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解,例如,可以是機(jī)械連接或電連接,也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通,可以是直接相連,也可以通過(guò)中間媒介間接相連,對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
本發(fā)明提供了一種構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng),如圖1、圖2所示,其包括腔體1,在本實(shí)施方式中,腔體1可以是任意形狀,任意大小、任意材質(zhì),具體可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇,優(yōu)選采用密封性好的絕緣材料。腔體1可以為一個(gè)獨(dú)立腔體也可以由多個(gè)子腔體組合而成,腔體1內(nèi)具有內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng)分布,或者具有外部施加的電場(chǎng)分布,或者兼具有內(nèi)部產(chǎn)生和外部施加的電場(chǎng)分布。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中,腔體1內(nèi)的電場(chǎng)為內(nèi)部產(chǎn)生方式,例如在腔體1內(nèi)或腔體壁上設(shè)有至少一個(gè)正電極2和至少一個(gè)負(fù)電極3,正、負(fù)電極加電壓,所形成的電場(chǎng)的全部或部分覆蓋腔體的容置空間,在腔體壁和腔體的外部可以有部分電場(chǎng)泄露。當(dāng)然,在腔體內(nèi)也可以有部分區(qū)域(不能是全部)沒(méi)有被電場(chǎng)覆蓋。需要注意的是,任何情況下,正電極和負(fù)電極之間不能短路。
在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中,腔體內(nèi)的電場(chǎng)為外部施加的電場(chǎng),具體可以為但不限于將腔體置于外部電場(chǎng)中。
腔體的容置空間內(nèi)容置有可以使電場(chǎng)分布依期望改變的一個(gè)或多個(gè)有形的子區(qū)域物4。在本實(shí)施方式中,子區(qū)域物為固體或者是由有形包裹物包覆的液體,具體的有形包裹物可以是固體金屬或者電介質(zhì)。在本實(shí)施方式中,子區(qū)域物4可以為任意的形狀,這些子區(qū)域物4的表面可以為但不限于由有限個(gè)數(shù)的平面和/或曲面相連形成。具體可以為但不限于球體、柱體、多面體等形狀,例如圖1、圖2中所示的形狀。
在本實(shí)施方式中,子區(qū)域物可以是一個(gè)整體,該表觀為一個(gè)整體的子區(qū)域物內(nèi)具有空隙;子區(qū)域物也可以是多個(gè)分離的子區(qū)域物4(多個(gè)獨(dú)立的子區(qū)域物),全部或者部分的獨(dú)立子區(qū)域物4之間和/或部分或全部子區(qū)域物內(nèi)具有空隙;獨(dú)立的子區(qū)域物4與腔體壁之間也可以具有空隙。子區(qū)域物在腔體內(nèi)的空隙產(chǎn)生新的電場(chǎng)(子區(qū)域物可以是被動(dòng)產(chǎn)生新的電場(chǎng)也可以是主動(dòng)產(chǎn)生新的電場(chǎng))或是單純地改變局域電場(chǎng)分布(例如子區(qū)域物只是對(duì)電磁場(chǎng)的傳播有影響),使腔體內(nèi)形成復(fù)雜多域電場(chǎng)分布。具體腔體內(nèi)的空隙為子區(qū)域物4之間的空隙、子區(qū)域物4內(nèi)的空隙、子區(qū)域物4與電極之間的空隙、子區(qū)域物4與腔體內(nèi)壁之間的空隙四者之一或任意組合。
在本實(shí)施方式中,子區(qū)域物為能夠改變電場(chǎng)分布或改變局域電場(chǎng)的強(qiáng)度與方向的物質(zhì)、物質(zhì)組合或裝置。
在本發(fā)明與以上實(shí)施方式組合或者另外的優(yōu)選實(shí)施方式中,當(dāng)子區(qū)域物為物質(zhì)或者物質(zhì)組合時(shí),子區(qū)域物的材料包括正介電常數(shù)材料和/或者負(fù)介電常數(shù)材料,即子區(qū)域物可以是正介電常數(shù)材料,也可以是負(fù)介電常數(shù)材料,也可以是正介電常數(shù)材料和負(fù)介電常數(shù)材料的組合。具體子區(qū)域物可以為金屬;可以為電介質(zhì);也可以為金屬與電介質(zhì)的混合,具體可以為獨(dú)立的金屬子區(qū)域物與獨(dú)立的電介質(zhì)子區(qū)域物混聚在一起,也可以是金屬與電介質(zhì)混合形成一個(gè)子區(qū)域物。不同材料的選擇,擴(kuò)展了適用性。當(dāng)子區(qū)域物為多個(gè)且所述子區(qū)域物為金屬時(shí),子區(qū)域物相互之間接觸或者不接觸;當(dāng)子區(qū)域物為金屬與電介質(zhì)的混合物時(shí),金屬散布于電介質(zhì)之間;當(dāng)腔體的部分或者全部容置空間內(nèi)的子區(qū)域物為多個(gè)且該多個(gè)子區(qū)域物全為電介質(zhì)時(shí),部分或者全部子區(qū)域物與周?chē)訁^(qū)域物有接觸且接觸面積不大于其自身面積的50%,保證多域復(fù)雜非均勻電場(chǎng)的形成,在本發(fā)明更加優(yōu)選的實(shí)施方式中,在電介質(zhì)作為子區(qū)域物時(shí),電介質(zhì)的介電常數(shù)>10或者<0。需要說(shuō)明的書(shū),本專(zhuān)利中指出的介電常數(shù)均是指相對(duì)介電常數(shù)。在本實(shí)施方式中,腔體1內(nèi)子區(qū)域物4在結(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì)這四個(gè)方面相同,或不完全相同或完全不相同。通過(guò)選擇子區(qū)域物的結(jié)構(gòu)、形狀、大小、物理化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期的非均勻電場(chǎng)分布。例如,可以在腔體內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)部分層的子區(qū)域物或者多個(gè)子區(qū)域物形成的分層堆集,每一層的物理化學(xué)性質(zhì)不同(例如介電常數(shù)不同或體積形狀等可隨外部環(huán)境發(fā)生變化,進(jìn)而影響其對(duì)局域場(chǎng)的調(diào)整,等等),從而在在不同層形成強(qiáng)度水平等方面性能不同的非均勻電場(chǎng)。
在本實(shí)施方式中,在有些情況下,當(dāng)子區(qū)域物為一個(gè)時(shí),子區(qū)域物為電介質(zhì)或電介質(zhì)的組合;當(dāng)子區(qū)域物為多個(gè)時(shí),部分或全部的子區(qū)域物為電介質(zhì)或電介質(zhì)的組合。具體可以通過(guò)選擇子區(qū)域物的電性能、設(shè)置子區(qū)域物的形狀、大小和間隔,使電場(chǎng)按期望的方式改變。在本實(shí)施方式中,改變局域電場(chǎng)強(qiáng)度與方向的裝置可以是獨(dú)立的依靠其物理或者化學(xué)特性能夠?qū)植繄?chǎng)的強(qiáng)度和方向發(fā)生改變的裝置,例如,通過(guò)反射或折射電磁波從而對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的裝置;或者是可以通過(guò)改變自身形狀對(duì)電場(chǎng)分布產(chǎn)生影響,從而達(dá)至復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)分布;或者是偶極矩隨外部環(huán)境(電場(chǎng)或壓力等)發(fā)生變化的電偶極子,隨著正、負(fù)電荷中心距離的變化,電偶極子產(chǎn)生非均勻變化的電場(chǎng),等等。
以上只是對(duì)本發(fā)明改變局域電場(chǎng)強(qiáng)度與方向的裝置的舉例,由于無(wú)法采用窮舉的方式,依據(jù)本發(fā)明的思想,在本發(fā)明的指引下,本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠直接毫無(wú)疑義的得到的改變局域電場(chǎng)強(qiáng)度與方向的裝置,都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi),例如采用如下原理的裝置:在外電場(chǎng)的作用下被動(dòng)產(chǎn)生附加電場(chǎng);或設(shè)置于電磁場(chǎng)的傳播路徑上以改變電磁場(chǎng)的傳播;或通過(guò)改變自身形狀對(duì)電場(chǎng)分布產(chǎn)生影響;或其自身能主動(dòng)產(chǎn)生附加電場(chǎng),等等。
在本實(shí)施方式中,子區(qū)域物之間可以有電荷移動(dòng),也可以沒(méi)有電荷移動(dòng)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中,獨(dú)立的子區(qū)域物之間以及獨(dú)立子區(qū)域物與電極之間無(wú)電荷遷移。在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中,部分獨(dú)立的子區(qū)域物之間或部分獨(dú)立的子區(qū)域物與電極之間有電荷遷移。
在本實(shí)施方式中,如圖2所示,腔體可以有開(kāi)口,也可以如圖1所示沒(méi)有開(kāi)口,在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中,腔體可以具有入口5和出口6,腔體1內(nèi)的空隙形成至少一條從入口5至出口6的流體通道。在該實(shí)施方式中,入口5和出口6的位置可以互換。
本發(fā)明的構(gòu)建復(fù)雜多域非均勻電場(chǎng)的物理系統(tǒng)能夠在腔體內(nèi)子區(qū)域物的周?chē)纬删哂兴谕阅艿膹?fù)雜非均勻電場(chǎng)。
在本說(shuō)明書(shū)的描述中,參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中,對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型,本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。